УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗА, ВСТРОЕННОЕ В ЧАСЫ Российский патент 2020 года по МПК G04G21/02 

Настоящее изобретение относится к устройствам для измерения газа.

Опасности, связанные с газами, могут иметь разные причины, например, утечку одного или нескольких токсичных газов, недостаток или слишком сильную концентрацию кислорода и даже присутствие воспламеняющихся газов. Если не обнаружить их своевременно, персонал, помещения и оборудование могут оказаться незащищенными.

В зависимости от потребности может понадобиться выбор очень специфичного датчика или, наоборот, датчика, способного обнаруживать самые разные газы.

Основными рисками, которые вытекают из присутствия газов, являются взрыв по причине присутствия воспламеняющихся газов или интоксикация или асфиксия по причине присутствия токсичных газов.

Следовательно, может понадобиться датчик газов в качестве индивидуальной защиты при подверженной рискам работе. Переносные датчики газов могут отвечать точечным профессиональным потребностям, или же в промышленном масштабе безопасность должна обеспечиваться непрерывно при помощи стационарной системы обнаружения газов.

В области промышленности (в химической и агропищевой промышленностях, а также в котельных, туннелях и т.д.) все чаще возникает необходимость одновременного и непрерывного измерения концентрации нескольких газов.

Токсичные газы связаны с разными источниками, например, с горением (CO-NO-NO2-SO2), сжиганием (H2S-NH3-HCl) или с ферментацией (H2S-NH3).

Их пассивное или активное присутствие в промышленной среде встречается часто (химия, нефтехимия, холодильные системы, агропищевой сектор) и обуславливает необходимость их обнаружения. Риски интоксикации связаны с временем, в течение которого опасное вещество действует на человека. Опасность оценивают по среднему значению воздействия и по предельному значению воздействия. Эти значения выражаются одновременно по весу (мг/м³) и по объему (части на миллион).

Переносные датчики газа позволяют узнать, является ли окружающая атмосфера взрывоопасной или нет, что является основополагающим фактором для безопасности первых спасателей, прибывших, например, на место пожара. Опасность взрыва, вызываемая тем или иным газом, часто оказывается недооцененной, и спасатель должен рассчитывать на малогабаритную, надежную и легкую в применении аппаратуру обнаружения и измерения степени взрывоопасности.

Основным недостатком этих переносных приборов является то, что их необходимо иметь при себе в опасном помещении и что их очень часто отставляют сразу после выхода из опасной зоны. Однако человек может оказаться в зоне, которая считается безопасной, например, у себя дома, и может подвергнуться опасности по причине присутствия токсичного газа, такого как моноксид углерода.

Настоящее изобретение призвано предложить альтернативу всем этим приборам и, в частности, предложить наручные часы, содержащие датчик газа, который позволяет измерять концентрацию газа как в опасных зонах, так и в зонах, которые считаются безопасными.

В соответствии с изобретением, устройство для измерения концентрации газа, входящего в состав окружающего воздуха, включает в себя наручные часы, содержащие корпус часов с часовым механизмом, индикаторы времени, видные через стекло корпуса часов. Кроме того, наручные часы содержат по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью измерения концентрации газа, входящего в состав окружающего воздуха, причем этот датчик находится в нише корпуса часов или элемента, соединенного с корпусом часов, и имеет поверхность внутри этой ниши, сообщающуюся с окружающим воздухом через по меньшей мере одно отверстие, при этом отверстие расположено на части корпуса часов или на присоединенном элементе, которая(ый) не входит в контакт с запястьем пользователя, когда часы надеты на запястье. Наручные часы содержат также индикатор измеренного значения концентрации газа, причем этот индикатор позволяет узнать значение моментально измеренной концентрации газа. Он содержит также средства подачи тревожного сигнала.

Согласно изобретению, устройство имеет два рабочих состояния (или «режима»): состояние «отсчета времени» и состояние «тревоги», при этом в состоянии «отсчета времени» индикаторы времени показывают время, и датчик непрерывно измеряет концентрацию газа, не выводя ее на дисплей и не подавая тревожный сигнал в отсутствие измеренной концентрации газа. В случае, если датчик обнаруживает концентрацию газа, когда датчик находится в состоянии «отсчета времени», устройство переходит в состояние «тревоги», в котором индикаторы времени предпочтительно отключаются, и индикатор измеряемого значения концентрации газа отображает это измеренное значение, и/или средства подачи тревожного сигнала подают тревожный сигнал при достижении или превышении порога концентрации газа, измеренной датчиком. В случае, если датчик больше не обнаруживает концентрацию газа, когда он находится в состоянии «тревоги», устройство переходит в состояние «отсчета времени».

В варианте выполнения индикатор измеренного значения концентрации газа может также показывать максимальное значение измеренной концентрации газа.

В варианте наручные часы могут содержать датчик для измерения значения моментально измеренной концентрации газа и средства подачи тревожного сигнала во время достижения или превышения порога концентрации газа, измеренной датчиком, при этом пользователь наручных часов может не знать достигнутой концентрации.

В предпочтительном варианте выполнения часы содержат средства подачи тревожного сигнала, например, средство световой сигнализации и/или средство звуковой сигнализации и/или средство вибрирующей сигнализации.

В варианте средства наручных часов включают в себя средство беспроводной связи, обеспечивающее передачу информации в другой прибор, в частности, в смартфон или компьютер, например, информации, согласно которой порог измеренной концентрации газа достигнут или превышен.

В другом варианте выполнения наручные часы содержат блок управления, выполненный с возможностью измерения рабочего состояния и/или срока службы компонентов, встроенных в корпус часов, в частности, датчика, или срока службы источника питания.

В варианте выполнения наручные часы могут содержать блок хранения, выполненный с возможностью сохранения хронологии измеряемых значений концентрации газа и, факультативно, измерения компонентов, встроенных в корпус часов и управляемых блоком управления. Например, часы могут записывать в этот блок хранения хронологию концентраций, продолжительность воздействия, профили концентрации газа во время воздействия, максимум концентрации во время воздействия, число воздействий, срок службы источников питания, срок службы датчика. Все эти данные могут быть доступны для пользователя либо напрямую на дисплее часов, либо через удаленный прибор, например, такой как смартфон.

Согласно этому варианту выполнения, средства подачи тревожного сигнала могут быть включены, когда блок управления указывает, что по меньшей мере один компонент, встроенный в корпус часов, требует внешнего вмешательства.

Наручные часы могут содержать стрелки для указания времени и эти же стрелки или другие стрелки для указания измеренного значения концентрации газа.

Наручные часы могут содержать цифровой дисплей для указания времени и этот же цифровой дисплей или другой цифровой дисплей для указания измеренного значения концентрации газа.

В комбинированной версии индикации наручные часы могут содержать стрелки для указания времени и цифровой дисплей для указания измеренного значения измеряемой концентрации газа и наоборот.

Для облегчения обслуживания наружные часы могут содержать блок обработки, выполненный с возможностью получения данных от внешнего прибора, например, от смартфона или ПК, с целью конфигурирования часов, в частности, для калибровки датчика или для установки времени.

В варианте выполнения наручные часы могут содержать внутри корпуса часов передатчик для передачи данных и приемник для приема данных. Таким образом, беспроводная связь позволяет, в частности, управлять конфигурированием часов, передавать тревожные сигналы, передавать внутренние данные часов, такие как инициализация и регулировка часов, установка времени часов. Можно также предусмотреть другие функции, такие как передача данных в запоминающие устройства или калибровка датчика газа.

В зависимости от потребностей часы могут содержать несколько датчиков, выполненных с возможностью измерения соответственно концентрации конкретного газа, входящего в состав окружающего воздуха. Часы можно оборудовать датчиками для обнаружения, например, сероводорода или моноксида углерода.

Кроме того, заявленное устройство может факультативно иметь «спящее» состояние, в котором датчик отключен, и может содержать по меньшей мере одну нажимную кнопку, приводимую в действие, когда устройство находится в «спящем» состоянии, чтобы перевести его в состояние «отсчета времени».

Средства подачи тревожного сигнала могут подавать сигнал с несколькими уровнями в зависимости от измеренной датчиком концентрации газа, при этом каждый уровень соответствует одному или нескольким звуковым или световым импульсам или вибрациям, интенсивность и частота которых могут меняться.

В некоторых вариантах выполнения индикаторы времени содержат циферблат и по меньшей мере две стрелки разной длины, вращающиеся вокруг оси, при этом устройство дополнительно содержит сегмент циферблата, расположенный не более чем на 150° и предпочтительно не более чем на 120°, причем этот сегмент циферблата содержит ближе к своей периферии по меньшей мере две дугообразные зоны с делениями или другими указаниями, относящимися к измеряемой концентрации газа и/или к операции обслуживания, причем эти зоны смещены в радиальном направлении. В этой конфигурации стрелки взаимодействуют с циферблатом для указания времени в состоянии «отсчета времени», а стрелки другой длины взаимодействуют со смещенными в радиальном направлении дугообразными зонами во время состояния «тревоги», чтобы выдавать по меньшей мере одно показание, относящееся к измеренной концентрации газа и, факультативно, указание обслуживания.

Согласно варианту выполнения, индикаторы времени содержат циферблат, при этом устройство дополнительно содержит вращающийся диск, часть окружности которого видна в окошке циферблата. На окружности диска нанесены обозначения, относящиеся к измеряемой концентрации газа, к работе устройства и/или к сроку службы компонентов, встроенных в корпус часов, и/или к сроку службы источника питания. Устройство содержит также средства приведения во вращение диска, чтобы выводить в окошко выбранное обозначение и чтобы, в зависимости от выбранного обозначения, обеспечивать работу устройства или обеспечивать вычисление различных параметров концентрации газа или осуществлять операции, необходимые для восстановления рабочего состояния устройства.

Отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания нескольких вариантов выполнения, представленных в качестве не ограничительных примеров со ссылками на прилагаемые схематичные фигуры, на которых:

Фиг. 1 - вид спереди наручных часов, содержащих стрелочный индикатор для указания времени, отверстие для поступления газа к датчику, расположенное на элементе, присоединенном к корпусу часов, в котором находится датчик газа для измерения концентрации газа, значение которой указывается на специальной индикаторной шкале при помощи одной из стрелок.

Фиг. 2 - вид спереди наручных часов, содержащих стрелочный индикатор для указания времени, отверстие для поступления газа к датчику, расположенное на рожке корпуса часов, в котором находится датчик газа для измерения концентрации газа, значение которой указывается на вынесенном индикаторе при помощи другой стрелки.

Фиг. 3 - вид спереди наручных часов, содержащих цифровой дисплей для указания времени, отверстие, расположенное на полосе ободка, для поступления газа к датчику с целью измерения концентрации газа, при этом значение измеренной концентрации газа тоже выводится на цифровой дисплей.

Фиг. 4 - вид спереди наручных часов, содержащих цифровой дисплей для указания времени, отверстие, расположенное на полосе ободка, для поступления газа к датчику с целью измерения концентрации газа, при этом значение измеренной концентрации газа выводится на другой цифровой дисплей.

Фиг. 5 - вид спереди наручных часов, содержащих стрелочный индикатор для указания времени, отверстие для поступления газа к датчику с целью измерения концентрации газа, при этом значение измеренной концентрации газа выводится на цифровой дисплей.

Фиг. 6 - вид в перспективе наручных часов, содержащих стрелочный индикатор для указания времени, отверстие, расположенное на полосе ободка корпуса часов, для поступления газа к датчику с целью измерения концентрации газа, при этом значение измеренной концентрации газа выводится на цифровой дисплей.

Фиг. 7 - внутреннее пространство корпуса часов, в котором показаны только ниша, в которой расположен датчик, сам датчик и микропроцессор, связанный с упомянутым датчиком.

Фиг. 8 - вид спереди наручных часов в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 9 - частичный вид в разборе наручных часов, показанных на фиг. 8.

Фиг. 10 - вид спереди циферблата наручных часов, показанных на фиг. 8.

Фиг. 11 - диск наручных часов, показанных на фиг. 8.

Фиг. 12 - вид спереди наручных часов в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 1-7, наручные часы измеряют присутствие газа в окружающем воздухе при помощи датчика 11, расположенного сзади отверстия 2 внутри корпуса 13 часов (фиг.7) или на присоединенном элементе 14 (фиг. 1), или в рожке 19 корпуса 13 часов (фиг. 2).

Как показано на фиг. 1, часы, содержащие корпус 13 часов и рожки 19 для крепления браслета, показывают время классически при помощи часовых и минутных стрелок 1, 1' и секундной стрелки 3. Датчик обнаруживает газ через отверстие 2, расположенное на присоединенном элементе 14 корпуса 13 часов в положении на 9 часов. Отверстие 2 находится на наружной стороне 16 присоединенного элемента 14, при этом отверстие не входит в контакт с запястьем пользователя, когда наручные часы надеты на запястье. Градуированная шкала 4 показывает значение измеренной концентрации газа. Часы содержат две нажимные кнопки 5, 7 и головку 6 заводного механизма для установки времени. Когда пользователь нажимает на одну из нажимных кнопок 5, 7, информация передается в микропроцессор 17 (фиг. 7), электрически соединенный с датчиком 11 и подающий на него команду для моментального измерения концентрации газа. При этом секундная стрелка 3 показывает на градуированной шкале 4 моментальное значение измеренной концентрации газа. Когда пользователь повторно нажимает на эту же нажимную кнопку 5, 7, секундная стрелка 3 возвращается к выполнению своей базовой функции, то есть к индикации времени. Когда активируют вторую нажимную кнопку 5, 7, секундная стрелка 3 показывает, например, максимальное значение концентрации газа, измеренной в течение последних четырех часов. Эта информация сохраняется в микропроцессоре 17 и остается доступной по запросу. При достижении или превышении порога измеренной концентрации газа датчик 11 газа передает в микропроцессор 17 электрический сигнал для включения средств тревожной сигнализации.

Средства тревожной сигнализации могут выдавать, например, световой тревожный сигнал, звуковой тревожный сигнал, вибрирующий тревожный сигнал или тревожный сигнал, передаваемый по беспроводной связи в удаленный прибор, например, в смартфон, и даже в информативную сеть.

Как показано на фиг. 2, часы показывают время классически при помощи часовых и минутных стрелок 1 и секундной стрелки 3. Датчик обнаруживает газ через отверстие 2, расположенное на рожке 19 корпуса 13 часов. Градуированная шкала 8, находящаяся в положении на 6 часов, позволяет определять значение измеренной концентрации газа при помощи специальной стрелки 18. При достижении или превышении порога измеряемой концентрации газа срабатывают средства тревожной сигнализации.

Как показано на фиг. 3, часы показывают время при помощи цифрового дисплея 9. Датчик обнаруживает газ через отверстие 2, расположенное на полоске ободка 15 корпуса 13 часов. Вид в перспективе на фиг. 6 позволяет увидеть отверстие 2 на полоске ободка 15. Часы содержат три нажимные кнопки 5, 60, 7. Когда пользователь нажимает на одну из нажимных кнопок 5, 60, 7, цифровой дисплей 9 переключается на указание значения измеренной концентрации газа. Когда пользователю нажимает на эту же нажимную кнопку 5, 60, 7, на цифровом дисплее 9 опять появляется информация о времени. При достижении или превышении порога измеренной концентрации газа срабатывают средства тревожной сигнализации, и цифровой дисплей 9 показывает измеренную концентрацию газа.

Часы, показанные на фиг. 4, показывают время в цифровом формате на первом дисплее 9 и значение концентрации газа тоже в цифровом формате на другом цифровом дисплее 10. Часы тоже содержат три нажимные кнопки 5, 60, 7 для регулировок часов и для доступа к вспомогательным функциям. В примере, представленном на фиг. 5, часы показывают время при помощи часовых и минутных стрелок 1 и секундной стрелки 3, а значение концентрации газа в цифровом формате выводится на цифровой дисплей 10.

Часы, показанные на фиг. 6, содержат стрелочный индикатор для указания времени и цифровой дисплей для функций измерения концентрации газа. Среди этих функций часы записывают во внутреннем запоминающем устройстве, например, микропроцессора 17 (фиг. 7), хронологию концентраций, продолжительность воздействия, профили концентрации газа во время воздействия, максимум концентрации во время воздействия, число воздействий, срок службы батареек, срок службы датчика, срок службы расходных элементов.

Данные, которые отправитель направляет адресату, должны обязательно проходить через среду передачи. В качестве среды передачи используют свободное пространство, и в этом случае речь идет о передаче по беспроводной связи. Таким образом, часы оснащены системой беспроводной связи. Беспроводная связь позволяет управлять конфигурациями часов, передавать тревожные сигналы, а также передавать внутренние данные, такие как инициализация и регулировка часов, установка времени на часах, режим передачи тревожных сигналов, передача данных в запоминающие устройства, калибровка датчика или датчиков газа.

Беспроводная связь основана на распространении электромагнитных волн или герцевых волн или радиоволн. Вариант радиосвязи предполагает связь, обеспечиваемую без материальной среды, и термин «радиосвязь» включает в себя все виды беспроводной связи. Беспроводную связь можно обеспечивать, например, при помощи спутника связи, при помощи мобильных сотовых коммуникаций, при помощи протоколов Wi-Fi, Bluetooth или RFID.

В случае телекоммуникационного спутника спутник использует электромагнитные или герцевые волны, чтобы связать две наземные точки, то есть точку, где находится пользователь часов, и точку, где находится пост контроля. Телекоммуникационные спутники используют для всех видов коммуникаций: звукового радиовещания, телевидения, телефонии, передачи данных и т.д.

В случае применения Wi-Fi пользователь часов должен находиться вблизи маршрутизатора, который обеспечивает соединение и работает как хаб беспроводной связи.

В случае применения Bluetooth, то есть протокола, устанавливающего защищенное беспроводное соединение короткого радиуса действия между двумя устройствами, пользователь часов должен находиться еще ближе к прибору, в который должен передаваться сигнал. Bluetooth подобен Wi-Fi, но используемая слабая мощность минимизирует дальность, и рабочая скорость передачи данных, как правило, является низкой.

В случае применения микросхемы RFID, которая обеспечивает идентификацию путем радиочастотного облучения объектов, на которых установлена микросхема, пользователь часов должен находиться вблизи запрашивающего устройства. Для обеспечения передачи данных в запрашивающее устройство этикетка RFID должна быть оснащена электронной микросхемой, объединенной с антенной.

Средства подачи тревожного сигнала срабатывают, когда блок управления указывает, что по меньшей мере один компонент, встроенный в корпус часов, требует внешнего вмешательства для нормальной работы часов, в частности, калибровки датчика или замены источника питания.

Как показано на фиг. 7, внутри корпуса 13 часов находится схематично показанная ниша 12, в которой расположен датчик 11, при этом датчик 11 связан с микропроцессором 17, содержащим, в частности, внутреннее запоминающее устройство.

Часы содержат обычное уплотнительное устройство. Например, как показано на фиг. 8 и 9, корпус 13 часов содержит контейнер, зажатый между двумя прокладками 36, и держатель 27 датчика, соединенный при помощи соединителей 35 с контейнером 25. Стекло 20 и дно 31 закрывают корпус 13 часов, при этом дно 31 содержит сетку для пропускания звука, издаваемого зуммером 28, при этом лист 30 обеспечивает герметичность между сеткой дна 31 и электрической частью устройства, содержащей, в частности, зуммер 28.

Как показано на фиг. 8 и 9, наручные часы в соответствии с настоящим изобретением содержат две нажимные кнопки 5, 6 и светодиод 23. Часы содержат циферблат, в первой зоне которого находится диск 33, показывающий различные величины или рабочие режимы, а во второй зоне находится индикатор, показывающий измерение каждой величины на двух шкалах 4, 4' при помощи стрелок 1, 1', которые показывают также текущее время.

Как показано на фиг. 11, диск 33 содержит надписи, которые соответствуют измеряемым величинам. Эти надписи нанесены по окружности на диске 33, и среди них в этом примере можно указать надписи DETECT, TWA, MAX EXP, SENSOR и BATT.

Надпись DETECT соответствует отметке «0» диска 33 в режиме секундной стрелки, когда часы находятся в режиме нормальной работы, или режиму «тревоги», когда часы обнаруживают присутствие газа. Надпись TWA (Time Weighted Average) соответствует взвешенному во времени среднему числу воздействий газа. Надпись МАХ ЕХР соответствует измеренному максимальному значению концентрации газа. Надпись SENSOR соответствует сроку службы датчика. Надпись ВАТТ соответствует сроку службы батарейки. На диске могут быть также нанесены другие надписи, например, такие как надпись ALARM, которая указывает на присутствие газа.

На фиг. 10 более наглядно показан циферблат 21 и, в частности, две зоны циферблата, первая из которых содержит отверстие для размещения диска 33, а вторая содержит индикатор, показывающий измерение каждой величины на двух шкалах 4, 4' при помощи стрелок 1, 1', которые в состоянии или в режиме «отсчета времени» показывают также текущее время. Шкалы 4, 4' имеют дугообразную форму. Обе шкалы 4, 4' являются концентричными вокруг центра, который соответствует оси, вокруг которой вращаются стрелки 1, 1'. Первая шкала 4, которая находится дальше снаружи относительно оси вращения стрелок 1, 1', показывает концентрацию газа, в данном случае с делениями от 0 до 100. Шкала 4 простирается примерно на 120°, при этом примерно 30° предназначены для указания природы газа, а остальная часть предназначена для делений или для указания значений. Вторая шкала 4', которая находится ближе к оси вращения стрелок 1, 1', показывает срок службы датчика или батарейки. Шкала 4' срока службы простирается примерно на 120°.

Как показано на фиг. 8, центр вращения диска 33 и ось вращения стрелок 1, 1' находятся на одной линии со значением, указывающим на половину срока службы. Часовая стрелка 1 указывает на информацию на второй внутренней шкале 4', а минутная стрелка 1' указывает на информацию на первой шкале 4. Часовая стрелка 1 является более широкой, чем минутная стрелка 1', примерно на 10-30%, предпочтительно на 12%. Минутная стрелка 1' содержит сплошную часть и ажурную часть. Ажурная часть позволяет считывать информацию на первой шкале 4. Минутная стрелка 1' длиннее, чем часовая стрелка 1, при этом длина часовой стрелки 1 соответствует примерно сплошной части минутной стрелки 1', чтобы тоже можно было считывать информацию на первой шкале 4. Предпочтительно часовая стрелка 1 короче минутной стрелки 1' примерно на 20-30%, как правило на 25%.

Часы, показанные на фиг. 8, содержат механический индикатор со стрелками 1,1' и с диском 33, при этом перемещения стрелок 1, 1' и диска 33 связаны друг с другом в зависимости от режимов, активируемых пользователем часов.

Часы имеют «спящий» режим, режим «тревоги» и режим «отсчета времени». «Спящий» режим позволяет деактивировать датчик 11 газа. Как правило, пользователь приобретает часы в «спящем» режиме, и в этом случае датчик 11 газа деактивирован, стрелки 1, 1' установлены неподвижно на 9 часов, и диск 33 установлен неподвижно на указании SENSOR.

В этом примере часы непрерывно измеряют присутствие газа в окружающем воздухе. В случае обнаружения газа часы автоматически переходят в режим «тревоги». В режиме «тревоги» диск 33 показывает DETECT. Минутная стрелка 1' показывает текущую концентрацию газа на первой шкале 4 концентрации газа. Часовая стрелка 1 показывает достигнутую максимальную концентрацию газа. Если газ больше не обнаруживается, часы автоматически переходят в режим «отсчета времени» и показывают текущее время.

Кроме непрерывного измерения присутствия газа, часы могут показывать другие величины, которые следует выбирать предварительно при помощи диска 33. Например, можно измерять состояние батарейки 29, состояние датчика 11 газа, взвешенное во времени среднее число воздействий газа и измеренное максимальное значение концентрации газа.

Наручные часы имеют также режим «регулировки», показанный на диске 33 в виде указания DETECT, во время которого можно осуществить установку времени или калибровку датчика 11.

В этом режиме «регулировки», чтобы активировать часы, необходимо нажать одновременно на две кнопки 5, 6 в течение заданного времени, например, в течение пяти секунд. Датчик 11 газа оказывается активированным, и наручные часы переходят в режим «отсчета времени».

В режиме «отсчета времени», который является нормальным рабочим режимом часов, стрелки 1, 1' показывают текущее время, диск 22 вращается со скоростью секундной стрелки, то есть один оборот в минуту, при этом отметка 0 является надписью DETECT в окошке 34.

Как было указано выше, часы непрерывно измеряют присутствие газа в окружающем воздухе. В случае обнаружения газа часы автоматически переходят в режим «тревоги». Если присутствие газа больше не обнаруживается, часы автоматически переходят в режим «отсчета времени». В режиме «тревоги» минутная стрелка 1' показывает текущую концентрацию газа на шкале 4 концентрации газа. Часовая стрелка 1 показывает достигнутую максимальную концентрацию газа на шкале 4 концентрации газа. В режиме «тревоги» зуммер 28 может издавать звуковой сигнал, вибратор 26 может срабатывать с разными интервалами, и светодиод 23 может светиться постоянно или мигать.

В этом примере существуют четыре уровня тревоги в зависимости от концентрации газа в воздухе, измеренной датчиком 11, при этом каждому уровню тревоги соответствует разный звуковой сигнал, например, 1 звуковой импульс в минуту при концентрации в 1 часть на миллион (или мг.л-1), 2 звуковых импульса в минуту при концентрации в 5 частей на миллион, 30 звуковых импульсов в минуту при концентрации в 10 частей на миллион и 60 звуковых импульсов в минуту при концентрации в 15 частей на миллион.

Когда часы находятся в режиме «тревоги», можно все же узнавать время путем нажатия на нажимную кнопку 5. Часы показывают время и автоматически возвращаются в режим «тревоги» после заданного промежутка времени, например, после 10 секунд.

В этом примере, когда часы подвергаются воздействию газа, можно проверить два следующих значения:

- TWA (Time Weighted Average), то есть взвешенное во времени среднее число воздействий газа.

- «максимальное воздействие», то есть измеренное максимальное значение концентрацию газа.

TWA и «максимальное воздействие» можно проверить, только когда часы не повергаются воздействию газа.

Для показа значения TWA из режима «отсчета времени» необходимо нажать на нажимную кнопку 6 для выведения значения TWA. Диск 33 показывает TWA. Обе стрелки 1, 1' совмещаются и показывают TWA на шкале 4 концентрации газа. Если часы не подвергаются воздействию газа или если значение TWA меньше 1 части на миллион, стрелки 1, 1' находятся в положении на 12 часов.

Одновременное нажатие на обе нажимные кнопки 5, 6 в течение заданного промежутка времени, например, 3 секунд, приводит к повторной инициализации TWA. Из режима TWA часы автоматически возвращаются в режим «отсчета времени» по истечении заданного времени, например, 10 секунд.

Для выведения максимального значения воздействия газа из режима TWA необходимо нажать на нажимную кнопку 6. Диск 33 показывает MAX EXP через окошко 34. Обе стрелки 1, 1' совмещаются и показывают максимальное воздействие на шкале 4 концентрации газа. Если часы не подвергаются воздействию газа, стрелки 1, 1' переходят в положение на 12 часов.

Одновременное нажатие на обе нажимные кнопки 5, 6 в течение заданного промежутка времени, например, 3 секунд, приводит к повторной инициализации режима «Максимальное воздействие». Из режима «Максимальное воздействие» часы автоматически возвращаются в режим «отсчета времени» по истечении заданного времени, например, 10 секунд.

В примере, представленном на фиг. 8 и 9, можно измерить две основные величины, чтобы узнать рабочее состояние в данном случае датчика 11 и батарейки 29. Действительно, важно знать состояние старения датчика 11, срок службы которого, как правило, составляет один год, и батарейки 29, срок службы которой тоже составляет один год.

Датчик 11 имеет ограниченный во времени срок службы. После этого периода необходимо произвести его замену. Как показано, в частности, на фиг. 9, датчик 11 установлен в держателе 27 наподобие выдвижного ящика, перемещаясь скольжением в держателе 27 до контакта с соединителем 35, который обеспечивает электрическое соединение с электронной платой 22. Эта электронная плата 22 содержит, в частности, микроконтроллер 17 и два привода 24, 24', выполненных с возможностью приведения в движение, в частности, стрелок 1, 1' и диска 33.

Поскольку датчик 11 имеет ограниченный срок службы, его необходимо заменять. После замены датчика 11 необходимо произвести повторную инициализацию часов. Срок службы датчика 11 и срок службы батарейки 29 можно узнать, только когда часы не подвергаются воздействию газа.

Для показа срока службы датчика 11 из режима «отсчета времени» необходимо нажать на нажимную кнопку 5, чтобы вывести SENSOR на диске 33. Обе стрелки 1, 1' располагаются на одной линии противоположно друг другу, и часовая стрелка 1 показывает старение датчика 11 на второй шкале 4'. Из режима SENSOR часы автоматически возвращаются в режим «отсчета времени» после заданного промежутка времени, например, 10 секунд.

Когда срок службы датчика 11 истекает, часы перестают показывать время, но диск 33 показывает SENSOR, а часовая стрелка 1 показывает на самую нижнюю точку второй шкалы 4' (фиг.10).

Чтобы вывести срок службы батарейки 29 из режима SENSOR на диске 33, необходимо нажать на нажимную кнопку 5 для показа ВАТТ (от Battery) на диске 33. Обе стрелки 1, 1' располагаются на одной линии противоположно друг другу, и часовая стрелка 1 показывает состояние батарейки на второй шкале 4'.

Из режима ВАТТ часы автоматически возвращаются в режим «отсчета времени» после заданного промежутка времени, например, 10 секунд.

Если часы подвергаются ударному воздействию, диск 33 или стрелки 1, 1' могут сместиться. В этом случае необходимо произвести их калибровку.

Для калибровки стрелок 1, 1' и диска 33 из режима «отсчета времени» необходимо нажать одновременно на обе нажимные кнопки 5, 6. Первый звуковой импульс показывает, что часы перешли в режим «регулировки» времени.

При продолжении нажатия на обе нажимные кнопки 5, 6 после определенного времени, например, 3 секунд второй звуковой импульс показывает, что часы перешли в режим «калибровки». Диск 33 показывает DETECT, и стрелки 1, 1' совмещаются в положении на 12 часов. Если диск находится не точно на DETECT или если стрелки 1, 1' находятся не точно на 12 часов, необходимо произвести калибровку.

В этом случае необходимо нажать на нажимную кнопку 5, чтобы повернуть часовую стрелку 1 на один шаг в направлении ее вращения, или необходимо нажать на нажимную кнопку 5, чтобы повернуть часовую стрелку 1 на один шаг в обратном направлении до совмещения часовой стрелки 1 точно с положением на 12 часов. Точно также производят калибровку минутной стрелки 1'.

Затем необходимо одновременно нажать на обе нажимные кнопки 5, 6 для калибровки диска 33. Необходимо нажать на нажимную кнопку 6, чтобы повернуть диск 33 на один шаг в направлении вращения часовой стрелки, или нажать на нажимную кнопку 5, чтобы повернуть диск 33 на один шаг в обратном направлении до точного совмещения диска 33 с надписью DETECT в окошке 34. Одновременное нажатие на обе нажимные кнопки 5, 6 завершает калибровку.

Без какого-либо действия часы автоматически возвращаются в режим «отсчета времени» после заданного времени, например, 30 секунд.

Как было указано выше, если часы не используют в течение длительного периода или, например, если их отправляют на техническое обслуживание, их можно перевести в «спящий» режим.

В «спящем» режиме датчик 11 газа деактивирован, стрелки 1, 1' находятся в неподвижном положении на 9 часов, и диск 33 находится неподвижно на SENSOR. Часы сохраняют время.

Для перевода часов в «спящий» режим из режима «отсчета времени» необходимо нажать одновременно на обе нажимные кнопки 5, 6. Первый звуковой импульс показывает, что часы перешли в режим «регулировки» времени. Диск 33 показывает DETECT.

Если не отпускать обе нажимные кнопки 5, 6, после заданного времени, например, после 3 секунд, второй звуковой импульс показывает, что часы перешли в режим «калибровки», при этом стрелки 1, 1' совмещаются в положении на 12 часов.

Если по-прежнему удерживать обе нажимные кнопки 5, 6, то после заданного времени, например, 5 секунд, третий звуковой импульс показывает, что часы перешли в «спящий» режим. Диск 33 показывает SENSOR. Обе стрелки 1, 1' совмещаются при этом в положении на 9 часов.

В другой версии, представленной, в частности, на фиг. 12, наручные часы в соответствии с настоящим изобретением содержат две нажимные кнопки 5, 6 и светодиод 23. Часы содержат циферблат 21, при этом первая зона циферблата содержит первый стрелочный индикатор 133, показывающий различные величины или рабочие режимы при помощи стрелки 134, а вторая зона циферблата содержит индикатор измерения каждой величины на двух шкалах 4, 4' при помощи стрелок 1, 1', которые в режиме «отсчета времени» показывают также текущее время, как показано на фиг. 12. В отличие от описанного выше примера, представленного на фиг. 8, циферблат 21 и стрелочный индикатор 133 представляют собой единый механизм. Так, стрелка 134 вращается со скоростью секундной стрелки в режиме «отсчета времени», то есть один оборот в минуту. По запросу пользователя, например, для измерений срока службы батарейки или датчика, или автоматически, например, при обнаружении газа, стрелка 134 показывает соответствующий режим/состояние на первом стрелочном индикаторе 134.

Таким образом, часы в соответствии с настоящим изобретением позволяют обнаруживать газ в какой-либо зоне. Однако, когда средства подачи тревожного сигнала сработали, пользователь часов может оказаться в ситуации, когда он не может перемещаться, например, потеряв сознание. Поэтому часы ведут себя не только как средства беспроводной связи, но также как средства локализации. Действительно, для лиц, принявших тревожный сигнал, очень важно иметь возможность установить местонахождение пользователя часов. Таким образом, часы могут содержать датчик 40 давления, при помощи которого часы могут определить свое положение относительно уровня моря с очень высокой степенью точности. Это позволяет точно установить местонахождение пользователя часов, оснащенных этим датчиком 40 давления, например, на каком этаже он находится, если он находится в многоэтажном здании.

В другой версии часов достаточно простого датчика геолокализации, чтобы определить зону, в которой находится пользователь часов, но без определения этажа, если он находится в многоэтажном здании.

Часы в соответствии с настоящим изобретением представляют собой устройство индивидуальной защиты, которое может обнаруживать один или несколько газов и позволяет повысить безопасность зоны, в которой находится их пользователь.

Устройство для измерения концентрации газа, входящего в состав окружающего воздуха, включает в себя наручные часы (13), содержащие часовой механизм, индикаторы (1, 3, 9) времени, видные через стекло корпуса (13) часов. Кроме того, наручные часы содержат по меньшей мере один датчик (11), выполненный с возможностью измерения концентрации газа, входящего в состав окружающего воздуха. Наручные часы содержат также средства подачи тревожного сигнала при достижении или превышении порога концентрации газа, измеренной датчиком (11). Устройство имеет два рабочих состояния: состояние «отсчета времени» и состояние «тревоги», при этом в состоянии «отсчета времени» индикаторы (1, 1', 3, 9) времени показывают время и датчик (11) непрерывно измеряет концентрацию газа без ее отображения и без активации тревожного сигнала. В случае если датчик (11) обнаруживает концентрацию газа, устройство переключается в состояние «тревоги», в котором индикатор (4, 4', 8, 9, 10) отображает это измеренное значение, и/или средства подачи тревожного сигнала включают тревожный сигнал обычно без отображения времени. 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для измерения концентрации газовой составляющей окружающего воздуха, при этом устройство включает в себя наручные часы, содержащие:

- корпус (13) часов, содержащий часовой механизм, индикаторы (1, 1', 3, 9) времени, видимые через стекло корпуса (13) часов,

- по меньшей мере один датчик (11), выполненный с возможностью измерения концентрации газовой составляющей окружающего воздуха, причем датчик (11) находится в нише (12) корпуса (13) часов или элемента (14), соединенного с корпусом часов, и имеет поверхность внутри этой ниши (12), сообщающуюся с окружающим воздухом через по меньшей мере одно отверстие (2), при этом отверстие (2) расположено на части корпуса (13) часов или на присоединенном элементе (14), которая(ый) не входит в контакт с запястьем пользователя, когда часы надеты на запястье,

- индикатор (4, 4', 8, 9, 10) измеренного значения концентрации газа, в частности шкалу с делениями на циферблате, и

- средства подачи тревожного сигнала; и

устройство имеет два рабочих состояния: состояние «отсчета времени» и состояние «тревоги»,

отличающееся тем, что в состоянии «отсчета времени» индикаторы (1, 1', 3, 9) времени выполнены с возможностью указания времени, а датчик (11) – с возможностью непрерывного определения наличия или отсутствия газа и измерения концентрации газа, без ее отображения и без подачи тревожного сигнала в отсутствие измеренной концентрации газа;

- в состоянии «отсчета времени» при обнаружении датчиком (11) концентрации газа выше измеренного значения устройство выполнено с возможностью автоматического перехода в состояние «тревоги», в котором индикаторы (1, 1', 3, 9) времени активны или неактивны, и при этом индикатор (4, 4', 8, 9, 10) измеряемого значения концентрации газа выполнен с возможностью отображения этого измеренного значения, и более того при этом средства подачи тревожного сигнала выполнены с возможностью подачи тревожного сигнала, когда концентрация газа, измеренная датчиком (11), достигает или превышает пороговое значение; и

- в состоянии «тревоги», если концентрация газа больше не обнаруживается датчиком (11), устройство выполнено с возможностью автоматического перехода в состояние «отсчета времени», в котором индикаторы (1, 1', 3, 9) времени выполнены с возможностью указания времени, а датчик (11) – с возможностью непрерывного определения наличия или отсутствия газа и измерения концентрации газа, без ее отображения и без подачи тревожного сигнала в отсутствие измеренной концентрации газа;

- и в котором наручные часы дополнительно содержат средство беспроводной связи для передачи информации в другой прибор.

2. Устройство по п. 1, в котором индикаторы времени находятся в нерабочем состоянии, пока устройство находится в состоянии «тревоги», при этом устройство содержит кнопку управления, приводимую в действие, когда устройство находится в состоянии «тревоги», чтобы индикаторы показывали время в течение заданного периода, и затем устройство возвращается в состояние «тревоги».

3. Устройство по п. 1, в котором наручные часы содержат средства подачи тревожного сигнала, а именно средство (23) световой сигнализации, и/или средство (28) звуковой сигнализации, и/или средство (26) вибрирующей сигнализации.

4. Устройство по п. 1, в котором средство беспроводной связи наручных часов выполнено с возможностью передачи в смартфон или компьютер информации, согласно которой порог измеренной концентрации газа достигнут или превышен; и/или

выполнено с возможностью передачи информации в блок управления, выполненный с возможностью определения рабочего состояния и/или срока службы компонентов, встроенных в корпус часов, в частности датчика (11), или срока службы источника (29) питания; и/или

выполнено с возможностью передачи информации в блок хранения, выполненный с возможностью сохранения истории измеряемых значений концентрации газа и, факультативно, измерений компонентов, встроенных в корпус часов и управляемых блоком управления.

5. Устройство по п. 4, в котором средства подачи тревожного сигнала срабатывают, когда блок управления указывает, что по меньшей мере один компонент, встроенный в корпус часов, требует внешнего вмешательства.

6. Устройство по п. 1, содержащее:

- набор стрелок (1, 1', 3) для указания, с одной стороны, времени и, с другой стороны, измеренного значения концентрации газа или два набора стрелок (1, 3, 18) для раздельного отображения этих функций; или

- цифровой дисплей (9) для указания, с одной стороны, времени и, с другой стороны, для указания измеренного значения концентрации газа или два цифровых дисплея (9, 10) для раздельного отображения этих функций; или

- набор стрелок (1, 3) для указания времени и цифровой дисплей (10) для указания измеренного значения измеряемой концентрации газа или наоборот.

7. Устройство по п. 1, в котором наручные часы содержат блок обработки, выполненный с возможностью приема данных от внешнего прибора для конфигурирования часов, для калибровки датчика (11) или для установки времени.

8. Устройство по п. 1, содержащее блок обработки, и/или блок управления, и/или блок хранения в одном или нескольких программируемых микропроцессорах (17).

9. Устройство по п. 1, в котором часы содержат несколько датчиков (11), выполненных, каждый, с возможностью измерения соответственно концентрации конкретной газовой составляющей окружающего воздуха.

10. Устройство по п. 1, в котором наручные часы содержат датчик (11), выполненный с возможностью измерения сероводорода или моноксида углерода.

11. Устройство по п. 1, в котором датчик (40) геолокализации выполнен с возможностью локализовать устройство в двухмерном положении и факультативно в трехмерном положении.

12. Устройство по п. 1, в котором устройство имеет также «спящее» состояние, в котором датчик (11) деактивирован, и по меньшей мере одну нажимную кнопку, приводимую в действие, когда устройство находится в «спящем» состоянии, чтобы перевести его в состояние «отсчета времени».

13. Устройство по п. 1, в котором средства подачи тревожного сигнала выполнены с возможностью подачи тревожного сигнала с несколькими уровнями в зависимости от измеренной датчиком концентрации газа, при этом каждый уровень тревожного сигнала соответствует одному или нескольким звуковым или световым импульсам или вибрациям, интенсивность и частота которых могут меняться.

14. Устройство по п. 1, в котором индикаторы времени содержат циферблат и по меньшей мере две стрелки (1,1') разной длины, вращающиеся вокруг оси, при этом:

- устройство дополнительно содержит сегмент циферблата, расположенный не более чем на 150° и предпочтительно не более чем на 120°, причем этот сегмент циферблата содержит у своей периферии по меньшей мере две дугообразные зоны с делениями или другими указаниями, относящимися к измеряемой концентрации газа и/или к операции обслуживания, причем эти зоны смещены в радиальном направлении;

- указанные по меньшей мере две стрелки взаимодействуют с циферблатом для указания времени в состоянии «отсчета времени»; и

- указанные стрелки разной длины взаимодействуют со смещенными в радиальном направлении дугообразными зонами во время состояния «тревоги», чтобы обеспечить по меньшей мере одно указание, относящееся к измеренной концентрации газа и, факультативно, указание обслуживания.

15. Устройство по п. 1, содержащее циферблат с диском, на окружности которого нанесен ряд обозначений, относящихся к измеряемой концентрации газа, к работе устройства и/или к сроку службы компонентов, встроенных в корпус часов, и/или к сроку службы источника питания;

- устройство дополнительно содержит средства для поворота индикатора относительно диска, чтобы показывать выбранное обозначение и, в зависимости от выбранного обозначения, для манипулирования устройством или обеспечения вычисления различных параметров концентрации газа или осуществления операций, необходимых для возврата устройства в рабочее состояние.